[實用新型]一種具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器

有效

• 申請號: 202222163013.3
• 申請日: 2022-08-17
• 公開（公告）號: CN217823698U
• 公開（公告）日: 2022-11-15
• 發明（設計）人: 王延靖;佟存柱
• 申請（專利權）人: 吉光半導體科技有限公司
• 主分類號: H01S5/183
• 分類號: H01S5/183;H01S5/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本實用新型公開了一種具有多個氧化層垂直腔面發射激光器，包括：從下至上依次設置N面電極、襯底、N型DBR、有源區、至少兩個氧化層、P型DBR和P面電極，每個所述氧化層氧化末端均為光滑凹形曲面，每個所述光滑凹形曲面都位于一個光滑凹形曲面上。本實用新型通過末端位于同一光滑凹形曲面上的至少兩個氧化層結構，有效增大載流子路徑控制區域；同時，通過多層復合結構將氧化層之間大面積的突出區域，分割成若干個小的突出區域。因而避免了載流子大量聚集，進而減少因載流子大量聚集造成的橫向擴散幾率，進而減少載流子在垂直方向（垂直氧化層方向）上流動的阻力，提升載流子注入率，提高了具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器的發光效率。

技術領域

本實用新型涉及垂直腔面發射激光器領域，特別涉及一種具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器。

背景技術

垂直腔面發射激光器（VCSEL）具有體積小、光斑為圓形、響應頻帶寬、易于實現二維陣列集成等優越的性能，在光纖通信系統、陀螺儀、原子鐘等領域具有重要應用。

氧化限制型垂直腔面發射激光器，是通過氧化層對電流和光場進行限制，實現極低閾值電流/電壓和較高功率轉換效率。為了提升垂直腔面發射激光器性能，如減少器件的電容、改變激光發散角、提高激光發射效率等，采用多個氧化層對電流和光場進行限制。如圖1所示，一種具有多個氧化層垂直腔面發射激光器，垂直方向上從下至上依次為：N面電極11、襯底12、N型DBR13、有源區14、第一氧化層15、第二氧化層16、第三氧化層17、P型DBR18和P面電極19。其中，第一氧化層15的氧化面積15a大于第二氧化層16的氧化面積16a，第二氧化層16的氧化面積16a與第三氧化層17的氧化面積17a相同。

該多個氧化層結構的垂直腔面發射激光器，雖然起到減少電容和提高激光發射效率目的。然而，在第一氧化層15和第二氧化層16之間A區域，即在垂直方向上，第一氧化層15的氧化面積15a多出第二氧化層16氧化面積16a的多出面積（圖1中A區域），稱之為：突出區域A，會聚集大量的載流子，當載流子達到一定濃度時，會產生橫向擴散（平行氧化層方向），阻礙載流子在垂直方向（垂直氧化層方向）流動，從而減少了載流子注入率，降低了具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器發光效率。

實用新型內容

為了解決現有技術不足，本實用新型提供一種具多個氧化層垂直腔面發射激光器，可有效增大載流子路徑控制區域，并減少了載流子橫向擴散幾率，因而提高載流子的注入率，進而提高了具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器的發光效率。

本實用新型具體采用以下技術方案：

一種具有多個氧化層的垂直腔面發射激光器，包括：在垂直方向上從下至上依次設置的N面電極、襯底、N型DBR、有源區、至少兩個氧化層、P型DBR和P面電極，其特征在于：在垂直方向上，至少兩個所述氧化層的氧化面積從下至上依次減小，其中，距離所述有源層最近的所述氧化層的氧化面積最大；每個所述氧化層氧化末端均為光滑凹形曲面，每個所述光滑凹形曲面都位于一個光滑凹形曲面上。

作為其中一個優選方案，所述光滑凹形曲面為弧形面或拋物面。

進一步優選地，所述弧形面的圓心角為0~90度。

進一步優選地，所述氧化層包括至少兩層不同Al組分的Al_xGa_1-xAs外延層。

進一步優選地，每個所述Al_xGa_1-xAs外延層厚度相同。

進一步優選地，所述Al的組分x的值從下至上依次減小，靠近所述有源層的所述Al_xGa_1-xAs外延層的Al的組分x值最大。

相比現有技術，本實用新型技術方案具有以下有益效果：